Новая схема сокращает затраты ресурсов при масштабировании фотонных квантовых вычислений

Новый прорыв в масштабировании фотонных квантовых вычислений

Ученые с физического факультета Московского государственного университета и Российского квантового центра разработали инновационную теоретическую схему, направленную на решение одной из главных проблем современной науки — масштабируемости фотонных квантовых вычислений. Линейно-оптические системы считаются одной из наиболее перспективных платформ, однако их развитие сдерживается сложностью объединения частиц. На сегодняшний день традиционные операции слияния имеют вероятность успеха всего 50 процентов, и для повышения этого показателя ранее исследователям приходилось использовать крайне сложные вспомогательные состояния.

Авторы нового исследования предложили значительно упростить этот процесс, заменив сложные структуры простыми одиночными фотонами. В рамках предложенного метода использование четырех дополнительных фотонов позволяет повысить вероятность успеха до 62,5 процентов. Более того, если интегрировать в схему дополнительную процедуру дистилляции, этот показатель можно увеличить до 75 процентов. Такой подход делает управление квантовыми состояниями более эффективным и предсказуемым.

Применение новой схемы позволяет сократить затраты фотонных ресурсов более чем в восемь раз, что является критически важным условием для создания масштабных систем из 24 кубитов. Эта разработка существенно приближает теоретические основы к практической реализации сложнейших алгоритмов. Проект получил официальную поддержку корпорации Росатом и реализуется в рамках государственной дорожной карты по развитию квантовых технологий.